Etude expérimental d’un écoulement complexe en vue de refroidir un outillage destiné à la mise en forme des matériaux composites
La mise en forme de certains matériaux composites nécessite des températures élevées. Les moules sont souvent refroidis par l’écoulement d’eau dans des canaux cylindriques percés dans le moule. Pour faire face au problème du changement d’état dans les canaux de refroidissement un nouveau concept de refroidissement « Smart Element of Cooling » (SEC) a été développé en collaboration entre l’IRT jules Verne et le laboratoire GEPEA de Nantes Université avec la thèse PERFORM soutenue en janvier 2021 par E. AGYEMAN.
L’approche consiste à impacter la surface du canal de refroidissement par multi-jets d’eau combinés à un écoulement d’air transverse imposé dans l’espace annulaire entre le tube d’eau central et la paroi interne du bloc. Dans cette étude, le refroidissement par jets impactants d’un bloc d’acier avec un écoulement multiphasique a été étudié expérimentalement. Le but est d’étudier les effets de différents paramètres hydrodynamiques et aérodynamiques sur les transferts thermiques au contact de la paroi interne du bloc.
L’étude sera consacrée à l’influence du rapport des débits massiques et le nombre des jets sur la vitesse du refroidissement de la surface supérieure du bloc, l’homogénéité du refroidissement de cette dernière et les échanges thermique avec la paroi interne.
Ces études nous permettront de mieux comprendre les phénomènes qui se produisent lorsque des jets d’eau sont soumis à un écoulement d’air dans un espace confiné cylindrique et les effets de l’interaction multi fluidiques sur les transferts thermiques entres les jets et la paroi.
Les résultats obtenus montrent un effet significatif de ces paramètres sur la densité de flux thermique échangé et l’homogénéité du refroidissement. L’objectif de ces deux études est d’améliorer les performances de notre élément refroidisseur : notamment l’homogénéité du refroidissement de la surface supérieure qui sera en contact directe avec le matériau composite. Ce travail a permis aussi de valider l’utilité de ces paramètres permettant la meilleure régulation thermique de la surface de l’outillage